Prebiotische moleculen in protosterren Serpens SMM1-a en IRAS 16293B ontdekt

Een team astronomen van de Amerikaanse Cornell universiteit heeft met behulp van de ALMA-telescoop in Chili enkele essentiële ingrediënten voor leven gevonden bij twee protosterren. Het betreft de prebiotische moleculen ‘methylisocyanaat en ‘glycolonitril’ aangetroffen bij de sterren-in-spé Serpens SMM1-a en IRAS 16293B. De vondst van deze moleculen in een jong, zich vormend systeem betekent dat als die systemen ooit planeten gaan ontwikkelen, en die planeten de juiste omstandigheden voor leven bezitten, er tenminste twee van de essentiële ingrediënten voor de bouwstenen van het leven aanwezig zijn.  Lees verder

“Ruimte-hamburger” bevat complexe organische moleculen


Polaire straalstroom, schijf en “schijf-atmosfeer” in het protostellaire systeem HH 212. Links zie je een composietopname van de omgeving van HH 212, geschoten door de Very Large Telescope. Rechtsboven wordt ingezoomd op de directe omgeving van de protoster, die met een asteriks wordt aangegeven. Rechtsonder dan de moleculen die door ALMA gedetecteerd zijn. Groen staat voor methanol, blauw staat voor methanethiol en rood staat voor formamide. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

Een internationaal team van onderzoekers hebben gebruik gemaakt van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) om voor het eerst organische moleculen te detecteren in de “atmosfeer” van de accretieschijf rondom een protoster. De moleculen die gevonden zijn vormen belangrijke bouwstenen voor de productie van de complexe organische moleculen die noodzakelijk zijn voor het leven. De ontdekking suggereert dat relatief complexe organische moleculen geproduceerd kunnen worden in de planeetvormende schijf rondom pasgeboren sterren. Dat betekent dat de planeten die vanuit deze schijf ontstaan vrijwel direct voorzien worden van de bouwstenen voor het leven!

De moleculen zijn ontdekt nabij een protoster die als Herbig-Haro 212 door het leven gaat. Deze protoster bevindt zich op een afstand van 1300 lichtjaar en heeft een leeftijd van slechts 40.000 jaar (maar liefst 100.000 keer jonger dan onze zon). De massa van deze ster bedraagt slechts 0,2 zonnemassa’s, maar wordt omgeven door een accretieschijf met een straal van maar liefst 60 AU (oftewel, 60 keer de afstand tussen de aarde en de zon). Deze schijf laat een prominente donkere band zien, waardoor het geheel een beetje doet denken aan een “ruimte-hamburger”.

Tot de gevonden moleculen behoren methanol, methaanthiol en formamide. Deze moleculen worden wel beschouwd als de mogelijke “voorstadia” van biologische moleculen zoals aminozuren en suikers. De proto-organische stoffen zijn vermoedelijk ontstaan aan het oppervlak van ijskorrels en vervolgens dusdanig verhit door de moederster, dat ze zijn verdampt en binnen de gasschijf terecht zijn gekomen. In de toekomst willen de onderzoekers de gevoelige “ogen” van ALMA gebruiken om nog veel meer organische moleculen te detecteren in de omgeving van pasgeboren sterren.

Bron: Academica Sinica

Ook lichte sterren kunnen planeetvorming verhinderen

Credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

Sterren hoeven niet heel zwaar te zijn om het ontstaan van planeten te verhinderen, zo blijkt uit waarnemingen die zijn verricht aan de protoster IM Lupi. Pasgeboren sterren worden omringd door een wervelende gas- en stofschijf, waaruit planeten kunnen ontstaan. Een dergelijke schijf wordt een protoplanetaire (planeetvormende) schijf genoemd en kan zich uitstrekken tot grote afstand van de moederster.

Wetenschappers weten al langer dat zware sterren met hun krachtige straling de omringende schijven doen verdampen, een proces dat foto-evaporatie wordt genoemd. Het was echter de verwachting dat dit proces alleen bij massieve sterren zou plaatsvinden. Dat blijkt niet te kloppen: ook bij veel lichtere sterren kan foto-evaporatie plaatsvinden, zo blijkt uit waarnemingen die zijn verricht bij een piepjonge en relatief zon-achtige ster. Rondom deze ster blijkt zich een diffusie en relatief uitgestrekte halo te bevinden, gemaakt van materiaal dat is weggeblazen vanuit de centrale protoplanetaire schijf.

Deze ontdekking is heel belangrijk, omdat het ons meer kan vertellen over de omstandigheden waaronder planeten kunnen ontstaan. Bovendien zorgt dit proces ervoor dat de omvang van het resulterende planetenstelsel flink kan worden beperkt. Planeetvormende schijven kunnen namelijk behoorlijk uitgestrekt zijn – in het geval van IM Lupi tot een afstand van 400 AU vanaf de centrale ster. Pluto staat, ter vergelijking, op een afstand van “slechts” 40 AU vanaf de zon. De buitendelen van deze schijf worden relatief zwak vastgehouden door de zwaartekracht van de moederster. Als gevolg hiervan ondervinden de buitendelen veel sterker het effect van foto-evaporatie.

Berekeningen hebben uitgewezen dat de schijf rondom IM Lupi oorspronkelijk een straal van 700 AU moet hebben gehad, maar dat de buitendelen in rap tempo aan het verdampen zijn. Wetenschappers vermoeden dat binnen één miljoen jaar ruim de helft van de protoplanetaire schijf is verdwenen. Wellicht is dit een heel algemeen proces en heeft de zon lang geleden iets soortgelijks meegemaakt.

Bron: Imperial College

Drievoudige ster-in-wording waargenomen

Astronomen hebben voor het eerst een instabiele schijf rond een ster-in-wording zien uiteenvallen in een drievoudig stersysteem. Het team onder leiding van John Tobin (Sterrewacht Leiden, University of Oklahoma) nam met de ALMA-telescoop en de VLA een drievoudige protoster in zo’n gravitationeel instabiele omgeving waar, nadat ze begin dit jaar het principe al hadden aangetoond. Hun bevindingen worden op 27 oktober gepubliceerd in Nature.

Meer dan de helft van de sterren wordt niet alleen geboren, maar heeft ten minste één begeleider. Er zijn twee theorieën over het achterliggende proces. De eerste theorie stelt dat door turbulentie in de grote moleculaire wolk waaruit een ster wordt geboren, materiaal samenklontert, wat tot de geboorte van meerdere sterren kan leiden. Volgens de tweede theorie veroorzaakt instabiliteit in de protostellaire schijf, het gas en stof rond de ster dat is overgebleven van de oorspronkelijke wolk, het uiteenvallen van materiaal in meerdere protosterren.

ALMA-opname op een golflengte van 1,3 mm van de drievoudige protoster L1448 IRS3B. De opname laat de spiraalstructuur en de emissie naar de drie protosterren zien. De helderste emissie is richting het buitenste en jongste lid van het trio. De opname beslaat 3,5 boogseconden, wat overeenkomt met circa 800 astronomische eenheden oftewel achtmaal de grootte van ons zonnestelsel. Credit: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF – Publication: John Tobin (Univ. Oklahoma/Leiden) et al.

Voor de eerste theorie bestaat observationeel bewijs, en voor de tweede theorie is dat nu ook geleverd door Tobin en collega’s. Zij namen een piepjonge drievoudige protoster waar in een zeer vroeg stadium van stervorming. Het stersysteem L1448 IRSB staat in het sterrenbeeld Perseus op 750 lichtjaar van de aarde en is jonger dan 150.000 jaar.

De centrale jonge ster staat op 61 keer de afstand aarde-zon van de ene protoster en op 183 van de andere. Het drietal wordt omgeven door een schijf van materiaal dat een spiraalvormige structuur heeft, zo is op de ALMA-opname te zien. Dit kenmerk is een bewijs voor instabiliteit in de schijf. De ster die het verst weg staat is waarschijnlijk slechts zo’n 10.000 tot 20.000 jaar geleden gevormd. “We zien hier het principe van de schijffragmentatie aan het werk”, zegt eerste auteur Tobin. “We gaan nu op zoek naar andere voorbeelden omdat we willen weten hoeveel meervoudige sterren volgens dit principe worden gevormd.”

Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie

Geboorte zware ster verloopt net als die van een zonachtige ster

Artist’s impression van de schijf rond de zware ster-in-wording AFGL 4176. De schijf is 50 keer zo groot als de omloopbaan van Pluto. (Credit: K.G. Johnston & ESO)

Waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili laten zien dat de vorming van de zware ster AFGL 4176 net zo verloopt als die van lichte sterren. Niet alleen wordt de ster, net als jonge zonachtige sterren, gevoed vanuit een omringende schijf van materie, ook vertoont die draaiende schijf vergelijkbare eigenschappen.

Eerder was al vastgesteld dat jonge sterren met massa’s tot 18 zonsmassa’s door net zulke ‘nette’ materieschijven zijn omgeven als lichte sterren. Rond nog zwaardere sterren, zoals AFGL 4176 die 25 keer zoveel massa heeft als onze zon, waren tot nu toe alleen reusachtige, sterk opgezwollen structuren gezien, die meer op donuts leken dan op schijven. Hierdoor was de indruk ontstaan dat de ‘groei’ van de allerzwaarste sterren veel chaotischer en dynamischer verloopt dan de geboorte van een lichte ster. Het leek er zelfs op dat er geen normale schijf aan te pas kwam.

Maar de ALMA-waarnemingen van AFGL 4176 laten zien dat zo’n zware ster wel degelijk door een normale schijf omgeven is – zij het een veel grotere. De ontdekte schijf is zeker tien keer zo groot en bevat honderd keer zoveel materie als de schijven die rond jonge sterren worden aangetroffen. De ontdekking heeft een hele tijd op zich laten wachten, omdat de vorming van zware sterren veel sneller verloopt dan die van lichte sterren. Bovendien zijn zware sterren veel minder talrijk. Hierdoor moeten astronomen veel harder zoeken c.q. veel dieper de ruimte in kijken – om ze op te sporen.

Bron: Astronomie.nl

De speurtocht naar verweesde sterren tussen het vuurwerk van stervorming

Een nieuwe opname van het Gemini-observatorium onthult het opmerkelijke “vuurwerk” dat gepaard gaat met de geboorte van nieuwe sterren. Op de foto is zeer gedetailleerd een complex van straalstromen zichtbaar, die met supersonische snelheid wegschieten van een sterrenkraamkamer. Onderzoekers hebben ook een aantal verweesde sterren gevonden, die door al deze activiteit zijn weggeslingerd van hun nestgenoten.

Het gebied staat bekend als het Herbig Halo 23 Complex (HH23) en bevat niet minder dan zes straalstromen, die allemaal afkomstig zijn vanuit een kleine cluster van jonge sterren die zijn ingebed in een donkere moleculaire wolk. Het geheel vormt onderdeel van de zogenaamde Orion B Cloud en bevindt zich op een afstand van 1300 lichtjaar, in de richting van het sterrenbeeld Orion.

De straalstromen in kwestie worden gecre

Astronomen kijken door het vruchtvlies van een embryonale ster met planeten

Credit: David Cabezas Jimeno (SEA)

Astronomen zijn in het staat geweest om door het “vruchtvlies” van een embryonale ster heen te turen, om de ster van heel dichtbij te zien. Dat is best een uitdaging, want embryonale sterren zijn ingebed in een soort baarmoeder van gas en stof, waar lastig doorheen te kijken is.Met behulp van de VLT Interferometer heeft men dit toch geflikt. Dat komt mede doordat de VLTI het oplossende vermogen van vier 8.2m telescopen combineert, zodat je een virtuele telescoop krijgt met een spiegel van 130 meter! De ster in kwestie staat bekend als HD 100546 en wordt omringd door een wervelde schijf van gas en stof, de zogenaamde “protoplanetaire” of “planeetvormende” schijf. Dat soort schijven zijn heel algemeen bij jonge sterren, maar die van HD 100546 is bijzonder: de schijf strekt zich namelijk uit tot honderden AU’s vanaf de moederster! Als je die schijf in het zonnestelsel zou plaatsen, zou deze zich uitstrekken tot tien keer de afstand tussen de zon en en Pluto.

credit: P. Marenfeld / NOAO / AURA / NSF.

Nog interessanter is het feit dat de schijf van HD 100546 een centraal “gat ” bevat, een leegte in de schijf van zo’n 10 AU breed (1 AU is de afstand tussen de zon en de aarde). Hierdoor wordt de protoplanetaire schijf verdeeld in een binnendeel en een buitendeel. Nu hebben berekeningen uitgewezen dat dit binnendeel heel snel door de centrale ster zal worden opgeslokt, dus moet het materiaal in die binnenschijf constant worden aangevuld.Astronomen hebben hier nu een mechanisme voor bedacht: de zwaartekrachtinvloed van één of meerdere pasgeboren planeten binnen het “gat” zou maagdelijk gas kunnen overhevelen van de buitenschijf naar de binnenschijf. Toekomstige, nog gevoeliger, waarnemingen moeten dit model nu toetsen. Maar er bestaat dus kans dat HD 100546 op dit moment meerdere planetaire begeleiders heeft. Bron: University of Leeds.

Ruimtetelescoop Spitzer ziet groeispurt van protoster

Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Toledo; background: E. Safron et al

Met behulp van de Amerikaanse infrardoodruimtetelescoop Spitzer is een krachtige ‘uitbarsting’ waargenomen van een pasgevormde protoster. Volgens de onderzoekers gaat het zo goed als zeker om een plotselinge groeispurt, waarbij de ster-in-wording in korte tijd veel gas en stof uit zijn omgeving aantrekt.

De protoster in kwestie, HOPS 383 geheten, bevindt zich op ca. 1400 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Orion, in een stervormingsgebied waar veel nieuwe sterren worden geboren. Het is een protoster die zich nog in het vroegste evolutiestadium bevindt; vermoedelijk is hij niet ouder dan 150.000 jaar. De ster is behalve met Spitzer ook waargenomen door de ruimtetelescopen WISE en Herschel, en door de APEX-telescoop in Chili.

Sinds 2006 is de protoster op infrarode golflengten snel helderder geworden; in 2008 zond hij 35 maal zoveel infrarode straling uit als een paar jaar daarvoor. Pas in 2014 werd de uitbarsting opgemerkt. Het gaat om warmtestraling van omringende stofwolken, die verhit worden door zichtbaar licht van de ster-in-wording. Dat zichtbare licht wordt echter door het stof geabsorbeerd, en is daardoor niet direct waarneembaar.

Nooit eerder is zo’n krachtige uitbarsting waargenomen van zo’n jonge protoster, aldus de onderzoekers in The Astrophysical Journal. Vermoedelijk is de uitbarsting het gevolg van instabiliteiten in de schijf van gas en stof rond HOPS 383. Uit de restanten van die protoplanetaire schijf kunnen later planeten samenklonteren.

Bron: Astronomie.nl

Een babyster gunt ons een kijkje in z’n baarmoeder

credit: ESA/Hubble, NASA, Karl Stapelfeldt (GSFC), B. Stecklum and A. Choudhary (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Germany.

Wat dacht je van deze schitterende opname? Je ziet V1331 Cyg, een jonge ster op een afstand van 1800 lichtjaar vanaf de aarde. Dit object is eigenlijk nog een proto-ster en is nog bezig met inkrimpen. Uiteindelijk zal het tot waterstoffusie in de kern komen, waarna V1331 een ster uit de hoofdreeks zal worden, net als onze zon. De opname is gemaakt door Hubble en je ziet, naast de proto-ster, ook een opvallende slakkenhuisvormige reflectienevel. Reflectienevels zijn gas -en stofwolken die het licht van nabije sterren, je raad het al, reflecteren! In dit geval verlicht V1331 een donkere wolk die bekend staat als Lynds 981.

Op de Hubblesite wordt het belang van deze opname uitgelegd:

Wat V1331 Cyg speciaal maakt, is het feit dat we precies tegen één van z’n polen aankijken. Normaal gesproken wordt onze blik op een jonge ster belemmerd door de omringende envelop van gas en stof, maar jonge sterren stoten aan de polen krachtige jets uit, die het gas en stof wegblazen en ons een onbelemmerde blik gunnen. Aan de hand hiervan hebben we o.a. aanwijzingen gevonden voor het ontstaan van een object met lage massa in de buitendelen van de circumstellaire schijf.

Bron: io9

Meervoudig stersysteem-in-wording waargenomen

De daadwerkelijke waarneming, verricht door de Herschel-infraroodsatelliet. Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Astronomen hebben voor het eerst een meervoudig stersysteem-in-wording waargenomen. Sterrenkundigen hebben gekeken naar een gaswolk op een afstand van 800 lichtjaar en hebben toen een protoster ontdekt, met drie dichte concentraties van gas in z’n omgeving. Het is de verwachting dat de vier objecten binnen 40.000 jaar een volwaardige ster geworden zijn, waarna drie van de vier een stabiele meervoudige ster zullen vormen. De sterren-in-wording hebben momenteel een massa van 1/10de tot 1/3de zonnemassa’s. De onderlinge afstand bedraagt 3000 tot 11.000 keer de afstand aarde-zon. Uiteindelijk zal een stabiele dubbelster ontstaan, met een derde die hier op grotere afstand omheen zal draaien. De vierde ster zal vermoedelijk niet lang aan de andere drie verbonden blijven.

Animatie van het stersysteem-in-wording. Credit: UMass Amherst

Bron: Phys.org